科技前沿|2016年全球3D打印十大創新技術（shù）一覽
點擊量：390 發布時間：2017-01-17 作者：狀（zhuàng）邁（上海）增材製造技術有限公司
科技前沿|2016年（nián）全球3D打印十大創新技術一覽
2017年想（xiǎng）必將會是3D打印（yìn）發（fā）展關（guān）鍵年（nián），而回（huí）顧2016年，各國技術突破方麵又有什麽（me）樣的進（jìn）展來（lái）迎接2017年的（de）市場機遇呢？
在此，特選出3D打印領域2016年國內外的創新技術進行回（huí）顧盤（pán）點，也希（xī）望在2017年，有更多的科研力量投入到3D打印領域的創新（xīn）中，取得（dé）更多更大的科技進展。
3D打印國際十大創新
1.瑞士科學家3D打印金銀納米牆可製造更（gèng）高性能觸摸屏（píng）
觸摸屏是我們的生活中不可缺少的一種產品，而觸摸屏技術是依靠噴塗在設（shè）備表麵的微型導電電（diàn）極實現的。這種肉眼幾乎看不到的電極是由導電材料製成的納米（mǐ）牆組成的，而目前最常用的材料（liào）是氧（yǎng）化銦錫。它的透明度很高，但導電性較差。
蘇黎世聯（lián）邦理工大學(ETH)采用“納（nà）米液（yè）滴”3D打印來進行創新製造，這種方法能夠以金、銀（yín）納米顆粒為原料3D打印出（chū）超薄的“納米牆”，從而製造出從未有過（guò）的透明導電電極，最終創造出畫麵質量更好、響應更精準的觸摸屏。
目前，研究者們已經利用該技術成（chéng）功3D打印出（chū）了厚度在（zài）80-500納米之間的超薄電（diàn）極層。
2.從樹脂到陶瓷，加州高溫陶瓷（cí）3D打印技術（shù）
位於加利福尼亞（yà）州Malibu的HRL 實驗室發明了可兼容與光固化/3D打印的樹脂配方，由矽、氮（dàn）和氧組（zǔ）成，在一台3D打印（yìn）機內用一束紫外線照（zhào）射（shè）這種樹脂，會使其變硬，生成致密的陶瓷部件。
這是一個驚人的突破，因為它使能夠產生任意多邊形陶瓷部件，強大且無溫度（dù）彈性，陶瓷表麵無任何加工，不需鑄造或嵌塞，這種密度（dù）泡沫（mò）陶瓷可以在推進（jìn）零部件、熱防護係統、多孔燃燒器、微機電係統和電子設備獲得應用。
3.麻省理工製作激光雷達芯（xīn）片 3D掃描曆史將徹底改寫
當前市場上大多數激光雷達係統（包括自動駕駛汽車上所安裝的雷達係統）使用的是離散自由空間光學元件，包括激光器、鏡頭和外部接收器。在這些（xiē）硬件（jiàn）組合中，激光在震蕩的同（tóng）時旋轉，這使得其掃描範圍和複（fù）雜程度受到限製。並且成本從1000美元到70000美元不等。
來（lái）自（zì）麻省（shěng）理工學院的研究人員正在300毫米的晶圓上（shàng）生產激光雷達芯片，且（qiě）其成本不到10美元。最重要的是，在（zài）這個設備中的非機械光束轉向比目前所實現（xiàn）的機（jī）械激光雷達係統的（de）速度快1000倍。
4.麻省理工博（bó）士（shì）3D打印Cilllia毛發，將對智能設計產生（shēng）巨大（dà）影響（xiǎng）
這次麻省理工發明的是像神經一樣敏感的Cilllia毛發設（shè）計平（píng）台，靈感來自（zì）於自然界動物以及人類的毛發。
Cilllia毛發是通過光敏樹脂固化的技術打印出來的，通過將3D打印的精度控製到極其細微的程度，將這些毛發獲得微觀結構的“可編程”，這樣毛發就展現了像具有神經一樣（yàng）的對壓力和對聲音的敏（mǐn）感（gǎn）度，並伴隨（suí）著外界的刺激（jī）發生彎曲改變。
5.像“生長（zhǎng）”出來的3D打印軍用無人（rén）機
英國的格拉斯哥大學及防（fáng）務公司BAE Systems的研發團隊共同研（yán）發合作的3D打印軍用無人機Chemputer計劃，這款3D打印機可以（yǐ）在短短幾天之內從無到有（yǒu）“生長”出高度先進的定（dìng）製（zhì）化無人機。
其實這是一款（kuǎn）能夠在分子水平上進行構建的（de）3D打印機，能夠“生長”出從（cóng）機翼到電子係統在內的所有部件（jiàn）。Chemputer打（dǎ）印無人機的設想是功能性強（qiáng），飛行速度快，超高高度以及快速反應，目的是要（yào）克服今天的軍（jun1）事環（huán）境的生產限製。
6.3D打印製備離子交換膜的技術（shù）
美國賓西法利亞州立大學的（de）研究人員利（lì）用光固化和三維打印技術來製備微紋理的陰離子交換膜，此（cǐ）技術可以靈活而快速的在離子（zǐ）交換膜表麵打印各（gè）種3D圖案，以提高性（xìng）能。
這種3D打印技術與當前常見的SLA（光固化）3D打印技術類似，打印材料是可光固化的離子聚合（hé）物混合物，當該混合（hé）物暴露在一台光投影儀之下的時候，3D打印機（jī）將設計好的圖案（àn）投射並（bìng）選擇性地固化在其表（biǎo）麵上。表麵圖案能夠增加膜（mó）的電導率多達1—3個數量級（factor）。
7. 迪士尼近瞬時樹脂打（dǎ）印技術
迪士（shì）尼申請了名為‘Near Instantaneous Object Printing Using a Photo-Curing Liquid’(液體光敏樹脂的近瞬時（shí）打印技（jì）術)。
迪（dí）士尼的3D打印技術繞過層層掃描固化的生（shēng）產（chǎn）方法，而是通過一個或更多的光源將（jiāng）三維模型“注入”液態樹（shù）脂內。幾乎（hū）在瞬時間，三維模型就（jiù）被固化出來，而以往層層（céng）生產這樣的產品需要幾個小時，現在變為幾分鍾。
8. 用於非常複雜部件打印（yìn）的德國Fraunhofer多材料打印技術
德國Fraunhofer研究所和IKTS 係統研究所（suǒ）研發了一項3D打印新技術，不僅可以打印骨科植入物、假牙、手（shǒu）術工具等醫療（liáo）產品，還可以（yǐ）打印微（wēi）反應器這樣非（fēi）常複雜、微（wēi）小部件。
Fraunhofer研究（jiū）所研（yán）發的這項3D打印技術可打（dǎ）印的材料是陶瓷或（huò）金屬粉末懸浮（fú）液。陶瓷或金屬粉末被混合在一種低熔點（diǎn）的熱塑性粘合劑中，熱塑性粘合劑在80攝氏度時就（jiù）會融化成（chéng）為液體。在（zài）打印過程中，打印機（jī）的（de）電性溫度熔化了粘合劑，並混合著陶瓷或（huò）金屬（shǔ）粉末材料以液滴的形式被（bèi）沉積下（xià）來。沉積後液滴（dī）迅速冷卻變硬，三維對象就這樣（yàng）被點對點逐漸打印出來。
9.波（bō）音懸浮式3D打印技術
波音公司開發出（chū）一種懸浮式3D打印技術，在沒有任何（hé）實體打印平台的情況下，實現360度無死角操作，並成功獲批專利。
該技（jì）術的優勢在於：完全突破（pò）對形狀的限（xiàn）製，實現更加複雜零部件的整體3D打印。而且，該（gāi）技術采用多個3D打印機同時在不同方向一（yī）起工作，可打印出各種功能產品，並顯著（zhe）提高打印速度（dù）。打印出的材料具有抗磁性（xìng），經過超級冷卻之後能變成超導體。
10.哈佛大學3D打印帶血管的（de）人（rén）工組織
哈（hā）佛大學獲得最新的突破，可（kě）以打印出維持生物（wù）學功能（néng）的並可以存活超過六個星期的組織。
研（yán）究人員將包含細胞外基質的墨水填充進模具。最終培養出（chū）內部充滿毛細血管的（de）人工組織。研究人員通過（guò）矽（guī）膠模具兩端的出入口向該組織輸入營養物質，以保證細胞存活。人工血（xuè）管將（jiāng）通過將細胞（bāo）生（shēng）長因子運送至整個人工組織，促進幹細胞的定向分（fèn）化，從而形成更厚的組（zǔ）織。
國內3D打印創新技術
西安交通大學
西安交（jiāo）通大學-結構電子產品三維空間的任意排布
結構（gòu）電子是指電路與電（diàn）子元件按照一定（dìng）的三維空間布（bù）局，附著或鑲嵌於基體結構上，形成的三維（wéi）電氣（qì）結構。由於（yú）電氣部分具有三維空間布局，電子產（chǎn）品的空（kōng）間利用率得到提升，體積得（dé）到減小。
西安交通大學通過一種導線與基體同步打印的3D打印技術實現了結構電子產品三維空間的任意排布，所使用的導線打印材料可以有三種不同形態，包括銅錫合（hé）金、銀（yín）錫合金、錫鉛合（hé）金這樣的低熔點金屬絲，納米銀離子凝膠溶液、導電高分子水凝膠的導電墨水，以及鋁粉（fěn）、銅粉等（děng）金屬粉末。基體的（de）3D打印材料則為ABS、PLA、PEEK絕緣性高分子絲材。
西安交通大（dà）學-采用多束激光輔助控溫3D打印定向晶零件
在金屬打印時，由於存在較大的溫度梯度（dù），金屬（shǔ）難（nán）以持續穩（wěn）定地生長，難（nán）以獲得品相良好的柱（zhù）晶或單晶組織，因而得到的零部件的性能和特性受到極大的影響。
西安交通大學克服現（xiàn）有技術中存在的問題，提（tí）供一（yī）種采用（yòng）多束激光輔（fǔ）助控溫3D打印定（dìng）向晶零件的裝（zhuāng）置及方法，通過增加輔助控溫（wēn）光源，利於零件的金屬晶體定向生長（zhǎng），能夠得到連續的柱晶或（huò）單晶組織。
南京航（háng）空（kōng）航天大學
南京航（háng）空航天大學-鋁基納米複合材（cái）料（liào）
為了解決現有的鋁基複合材料在成形加（jiā）工過程存（cún）在的（de）幾個問（wèn）題，南京航空航天大學提供一種基於SLM成形的（de）鋁基納米複合材料。
此材料可以有效的（de）解決鋁基納米複合（hé）材料在激光增材過程中工藝性能與力學性能不匹配、增強顆粒分布（bù）不均勻以及陶瓷相與基材相之間潤濕性較差的問題，使得所獲得的產品具備良好的界麵結合（hé）以及優（yōu）異的力學性能。
南京航空航天大學-3D打印技術製造馬氏體模具鋼
目前，國產模具鋼還不能全（quán）部滿（mǎn）足國內模具行業的需求（qiú），每年約有25%的模具需從國外進口（kǒu）。
為解決現有製模技術中的工序（xù）複雜、成本高以及報廢率大（dà）等問題。南京航空航天大學通過調整（zhěng）激光加工過程工藝參數，改善成形模具晶粒粗大問題，從而（ér）改（gǎi）善其機械性能。利用Mn、Ni、Cr等合金元素（sù）穩（wěn）定過冷奧氏體，在激光加工極大（dà）的冷卻（què）速度下得（dé）到組織均勻的（de）馬氏體，從而省去了後續的“淬火”過程，激光加工完畢後，成形模具被傳送（sòng）裝置送入真空熱處理室完成回火過程以釋放（fàng）其內應力，從而得到具有均勻、細小的回火馬氏體組織的成（chéng）形模具（jù）。
浙江大（dà）學
浙江大學（xué）-基於三維打印的無泵驅動微流控（kòng）芯片
微流控芯片又（yòu）被稱為（wéi）芯片實驗室，是一種在（zài）微米尺度上對流體進（jìn）行操控的技術。該（gāi）技術將化學和生物實驗室的基本功能微縮到了（le）一個隻有幾平方厘米大小的芯片之（zhī）上（shàng）。
浙江大學利用FDM三維打印技（jì）術製作基底，采用鋪粉的方式（shì），來製得微流控芯片。這項技（jì）術可以應用在各種臨床檢測，具有可重複利用、無（wú）泵驅動、流動速度（dù）可調、流（liú）道分辨率高、成本低等優點，並且加（jiā）工過程簡便（biàn）快捷，生產效率高，易於工業化大規模生產。
華中科技大學
華中科技大學-具有（yǒu）鍛件性（xìng）能的金屬零件3D打印
華中（zhōng）科（kē）技大學數字（zì）裝備與技術國（guó）家重點實驗室張海鷗教授主（zhǔ）導研發的金屬3D打印新技術“智能微鑄（zhù）鍛（duàn）”，不僅能打印薄壁金屬零件，而且能打印出大壁厚差的（de）金（jīn）屬（shǔ）零件，省去了傳統鍛壓機的成本，通過計算機直接控製（zhì）成形路徑（jìng），降低了設備投資和原材料成本。
目前，由“智（zhì）能微鑄鍛”打印出的高性（xìng）能金屬鍛件，已達到（dào）2.2米長約260公斤。現（xiàn）有設備已打印飛機用鈦合（hé）金、海洋深潛器、核電（diàn）用鋼等八種金屬材料，有望改變國際上由西方國家領導的金屬絲3D打（dǎ）印格局。
藍光英諾
藍光英諾-3D生物打印技（jì）術促進人工血管內皮化
藍光英諾向全球發（fā）布了由其團隊承擔的3D生物打印促（cù）進人工血管內皮化的研（yán）發項（xiàng）目取得的重大突破：
全（quán）球首創依托（tuō）幹細胞生物墨汁技術構建的3D生物（wù）打印血管成功植入恒河（hé）猴體內，實現血管再生。這標誌著在（zài）世界範圍內3D生物打印技術在臨床應用（yòng）的開啟，同時將引領幹細（xì）胞（bāo）製造組織、修複器官的（de）再生醫學新時代（dài）。
廣州邁普再生醫學
廣州邁普再生醫學（xué）-具有4D效應的脊柱側凸內固（gù）定（dìng）矯（jiǎo）正裝置
脊柱側（cè）彎疾病有個特點，每個病人的脊柱變形都不盡相同，側凸角度、旋（xuán）轉角度、脊椎骨形態、側凸位置及對周邊影響、脊柱旁軟組織結構都不盡相同（tóng），臨床醫生有個性化器械的需求（qiú）。
4D效（xiào）應就是3D打印材料自動變成為預設的模型，廣州邁普再生醫學（xué）通過3D打印激光（guāng）燒結打印技術製備鎳鈦基記憶合金材料骨架，在得到的（de）鎳（niè）鈦基記憶合金材料骨架上沉積熱塑性材料從而（ér）製（zhì）備熱塑性材料外殼或者單獨（dú）製備熱塑性材料外殼再將鎳鈦基記憶（yì）合金材料（liào）骨架（jià）與熱塑性材料外殼組（zǔ）合，其中所述鎳鈦基（jī）記憶合金材料骨架的定位孔與所述（shù）熱塑性材料外殼的定位銷進行（háng）配（pèi）合，從而得到功能單元。
鉑力特（tè）
鉑力特（tè）的光柵-鎢
眾所周知（zhī），稀有金屬是國家的重要戰略資源，而鎢材料是典型的稀有金屬，具有極為重要的用途。但 鎢材料的（de）硬度（dù）高，脆（cuì）性大，導電性差，機加工困難（nán），采用傳統的減材製造（zào）工藝難以成形形狀複雜的零件。
鉑力特經過多次研究試驗，研（yán）製出專門針對難熔金屬和高導熱高反射金屬的專用3D打印裝備BLT-S300T，有效地解決了（le）以上問題，打印出了鎢合金零（líng）件，並且工藝參數穩定，成形良好。該零件整體采用薄壁結構，最小壁厚僅0.1mm。
鉑力特的複雜流道的尾噴管（guǎn）-銅（tóng）
銅材料在航空航天、電子（zǐ）產品（pǐn）應用領域（yù）具有重大價值，銅（tóng）但材料屬（shǔ）於高導熱、高反射金屬（shǔ），在激光熔化（SLM）過程（chéng）吸（xī）收率低，因此成形效率低、冶金質量（liàng）難控製。
鉑力特通過大量（liàng）的試驗（yàn），研製出專（zhuān）門針對難熔金（jīn）屬和高導熱、高反射金屬的（de）專用3D打印設備BLT-S300T，成功製（zhì）備出銅材料零件——銅合金尾噴管。
該零件的內外壁之間設計了50條隨形冷卻流道，增大冷卻接觸表麵積，降低溫度達到快速冷卻（què）的效果，有效（xiào）提高（gāo）了零（líng）件的工作溫度。該零件是國內首件大尺寸選區激光（guāng）熔化（huà）銅合金尾噴管（guǎn），突破了銅材料的激光成（chéng）形技術，實現了複雜流道（dào）的銅材料（liào）製造工藝。
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